CZ20033139A3 - Způsob svorníkování hornin - Google Patents

Description

Oblast technikv

Vynález se týká způsobu svorníkování hornin, které se provádí za účelem jejich zpevnění a zajištění soudržnosti horninového masivu při budování podzemních děl, pracovišť, tunelů a komor, při provádění stabilizace svahů a zpevňování hrází a při různých dalších technologických aplikacích v uhelném a rudném hornictví a ve stavebnictví.

Dosavadní stav technikv

V současné době se důlní díla, tunely, terénní svahy, hráze apod. při jejich budování a údržbě pomocí svorníků zajišťuji, zpevňují a stabilizují tak, že se hornina navrtá vrtem o průměru podle použitého svorníku. Existuje řada různých typů svorníků pro zpevňování a kotvení hornin, tj. k udržení soudržnosti horninového masivu. Jednu konkrétní skupinu horninových svorníků tvoří hydraulicky upínatelné třecí svorníky, které se zapravují do vrtů v horninovém masivu, přičemž soudržnost horniny zajišťují vyvozením třecí síly kotevní části svorníku o stěnu vrtu. Nej známější v této skupině svorníků je třecí horninový svorník typu Swellex a Boltex. Oba tyto známé hydraulicky upínatelné třecí svorníky mají jeden hlavní společný znak, spočívající v technickém řešení jejich kotevní části. Tato je tvořena trubkovým tělesem s kruhovým průřezem, který má však podélné zborcení nebo promáčknutí, zpravidla ve tvaru hlubokého žlábku. Trubkové těleso je na obou koncích uzavřeno, čímž vznikne z něho hydraulická nádoba. Kotvícího účinku je u těchto svorníků dosaženo třecí silou na obvodové ploše trubkového tělesa, která je vyvozovaná zbytkovým předpětím trubkového tělesa po jeho hydraulickém napřímení. Tahová osová síla přenášená tělesem svorníku je potom úměrná průřezu a jakostí použitého materiálu trubky. Limitem přenosu tahové síly jsou materiálové vlastnosti podélně zborcené trubky, která musí mít z důvodu potřebné tažnosti při svém expandování určitou maximální pevnost. Při jejím překročení dojde k destrukci stěny trubky před procesem napřímení a tím k nefunkčnosti celého svorníku. Další zvyšování tahové osové síly těchto uvedených třecích svorníků je možné pouze zvětšováním jejich průřezu, které si pak vyžaduje vrtání otvorů o větších průměrech. Ve svém důsledku to pak znamená, jak zvýšení ceny samotných svorníků, tak zvýšení nákladů na provádění vrtů v hornině pro tyto svorníky o větším průměru. Zvyšování tahové osové síly uvedených třecích svorníků je kromě toho možno rovněž dosáhnout použitím nových pevnějších materiálů se zachováním potřebné tažnosti, dále také tepelným zpracováním polotovaru trubkového tělesa třecích svorníků, což se i v těchto případech opětovně projeví celkovým zdražením vybudování a udržování díla nebo stavby.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody jsou na minimum odstraněny způsobem svorníkování hornin podle vynálezu s použitím hydraulicky upínatelných třecích svorníků, tvořených podélně zborcenou rozpínatelnou trubkou. Podstatou tohoto způsobuje, že se do vrtu v hornině vloží takovýto třecí svorník a s ním tyčovina, načež se tlakovou kapalinou přivedenou do podélně zborcené rozpínatelné trubky upne ve vrtu třecí svorník a tím současně i tyčovina. Tímto upnutím třecího svorníku ve vrtu a zároveň i upnutím tyčoviny dojde ke zvýšení kotevního ··· · • « účinku na horninu v porovnání s kotevním účinkem samotného hydraulicky upínatelného třecího svorníku.

Podstatou tohoto způsobu jsou rovněž tyto jeho variantní postupy použitelné před přivedením tlakové kapaliny do podélně zborcené rozpínatelné trubky, tj. před upnutím třecího svorníku ve vrtu.

Tyčovina se nejdříve zasune do celé délky žlábku dutiny podélně zborcené hydraulicky rozpínatelné trubky třecího svorníku nebo do její části a spolu s třecím svorníkem se vloží do vrtu.

Tyčovina se zasune do celé délky žlábku podélně zborcené hydraulicky rozpínatelné trubky třecího svorníku nebo do její části a pak se tyčovina pevně připojí k jednomu nebo oběma koncům třecího svorníku a spolu s třecím svorníkem se vloží do vrtu.

Tyčovina se nejdříve opatří na jednom konci hlavičkou a do žlábku podélně zborcené hydraulicky rozepínatelné trubky třecího svorníku se pak zasune na doraz hlavičky nebo se ponechá určitá vůle mezi hlavičkou tyčoviny a koncem rozepínatelné trubky a spolu s třecím svorníkem se vloží do vrtu.

Tyčovina se po zasunutí do žlábku podélně zborcené hydraulicky rozepínatelné trubky třecího svorníku nejdříve zajistí proti vypadnutí z třecího svorníku, a spolu s ním se vloží do vrtu.

Způsobem svomíkování hornin podle vynálezu je možno zvyšovat kotevní účinek na horninu vhodnou kombinací rozdílně použitých kvalitativních materiálů u vlastního hydraulicky upínatelného třecího svorníku, resp. u jeho podélně zborcené rozpínatelné trubky a u tyčoviny. Zejména zvolením materiálu odlišného vtažnosti a pevnosti u použitého třecího svorníku a paralelně kněmu umístěné tyčoviny ve vrtu horniny, lze výhodně ovlivňovat průběh zátěžové charakteristiky svorníku, tzn., že lze dosáhnout zvýšení jeho únosnosti jak po celé jeho délce, tak zejména posílením jeho dosud nejslabší části, kterou je zpravidla hlava třecího svorníku.

Příklad provedení vynálezu

V některých situacích při vyztužování a zpevňování důlních děl, tunelů, hrází svahů a pod. hydraulicky upínatelnými třecími svorníky, které jsou vyráběny o určité konstantní únosnosti, např. svorníky typu Swellex nebo Boltex, sestávající z podélně zborcené rozpínatelné trubky, je nutno zvýšit kotevní účinek svorníků na horninu. Řešení tohoto problému poskytuje způsob svomíkování hornin podle tohoto vynálezu. Jeho principem je, že se do vrtu v hornině, který se pro některý z těchto typů svorníku vrtá o průměru buď 32 mm až 39 mm, nebo 43 mm až 52 mm, zasune jednak tento třecí svorník a jednak paralelně vedle něj tyčovina, nejlépe kruhového průřezu o průměru 8 mm až 12 mm podle potřeby zvýšení únosnosti třecího svorníku. Zasunutí obou těchto svomíkovacích elementů do vrtu se provede buď samostatně za sebou, v tomto případě se do vrtu v hornině vsune třecí svorník a následně tyčovina, která se zastrčí do vrtu přes hlavu svorníku do prohlubně žlábku jeho podélně zborcené rozpínatelné trubky. Praktické rovněž bude, že se tyčovina napřed umístí do této prohlubně žlábku trubky a spolu s ní se pak zasune do vrtu. Následně se tlakovou kapalinou, která se standardním způsobem přivede do rozpínatelné trubky třecího svorníku tento upne ve vrtu a expanzí trubky současně přitlačí i tyčovina ke stěně vrtu. K dosažení většího třecího účinku mezi styčnými plochami rozpínatelné trubky a tyčoviny a rovněž mezi styčnou plochou tyčoviny a vrtu je výhodné proto opatřit tyčovinu na jejím povrchu po celé délce nebo v některých úsecích výstupky. Tím se dosáhne celkového zvýšení únosnosti hydraulicky upínatelného třecího svorníku o hodnotu únosnosti ·· ···· • · · · · · · · • ··· · · · * · · · • · · · · · · · ··· ·· ··· ··· ·· ·· použité tyčoviny a tím i zvýšení kotevního účinku na horninu obou svomíkovacích elementů v porovnání s kotevním účinkem samotného třecího svorníku. Tyčovina se může opatřit na jednom konci hlavičkou. Do žlábku podélně zborcené hydraulicky rozpínatelné trubky třecího svorníku se pak zasune tyčovina na doraz její hlavičky, nebo se ponechá určitá distance mezi hlavičkou tyčoviny a koncem rozpínatelné trubky. Velikostí této distance je možno ovlivňovat okamžik působení axiální síly, tj. působení zátěže horniny na oba svomíkovací elementy. To prakticky znamená, že se ponecháním distance mezi hlavičkou tyčoviny může například dosáhnout toho, že únosnost tyčoviny začne působit se zpožděním až po určitém protažení rozpínatelné trubky třecího svorníku a po dosažení kontaktu hlavičky tyčoviny s hlavou svorníku. Tím lze cíleně ovlivňovat tvar zátěžové charakteristiky na hlavě svorníku. Pro snadnější manipulaci s třecími svorníky a tyčovinami na podzemních pracovištích bude výhodné v některých situacích postupovat tak, že se tyčovina, zasunutá ve žlábku podélně zborcené hydraulicky rozpínatelné trubky třecího svorníku, zajistí již předem na povrchovém pracovišti nebo u výrobce svorníků, proti vypadnutí z jeho hydraulicky rozpínatelné trubky. U varianty způsobu, kdy bude zapotřebí svomíkovat horninu pomocí tyčoviny, která je zasunutá ve žlábku rozpínatelné trubky třecího svorníku s potřebnou distancí se zajištění tyčoviny provede pomoci plastické distanční vložky.

Při tomto způsobu podle vynálezu je možno vhodně kombinovat u obou svomíkovacích elementů vlastnosti materiálu z nichž budou vyrobeny, zejména materiálů s odlišnou tažností a pevností a tím ovlivňovat výsledný účinek zpevnění a vyztužení horniny způsobem podle vynálezu. Zvláštním případem bude potřeba zvýšení únosnosti svorníku pouze v některé jeho části, například v hlavové části. V tomto případě se vloží do žlábku hydraulicky rozpínatelné trubky třecího svorníku tyčovina, jejíž délka bude podstatně kratší než délka celého svorníku. Tím se dosáhne zesílení jen na té části svorníku, jehož délka odpovídá délce vložené tyčoviny. Takto se dá velmi jednoduše eliminovat nevýhoda svomíkování hornin všemi současnými třecími svorníky, neboť jejich hlava má vždy o něco menší pevnost, než expandovaná část jejich rozpínatelných trubek uvnitř vrtu. Vložením krátké tyčoviny s hlavičkou do žlábku rozpínatelné trubky svorníku přes hlavovou část svorníku se snadno a jednoduše dosáhne efektu, že hlava i expandovaná rozpínatelná trubka třecího svorníku budou mít stejnou tahovou pevnost. Tato možnost je zvlášť výhodná při svomíkování hornin dlouhými třecími svorníky, kdy se požaduje co nejvyšší pevnost na hlavě svorníku. Popsaným způsobem svomíkování hornin lze docílit zvýšení osové tahové síly u této dvojice svomíkovacích elementů ve vrtu až o 4000 kN ve stejných podmínkách jako při svomíkování horniny pouhým třecím svorníkem bez tyčoviny.

Průmyslová využitelnost

Způsob svomíkování hornin podle vynálezu je využitelný v podzemním a povrchovém stavebnictví, v hornictví, při výstavbě tunelů a kolektorů a všude tam, kde se dosud používají pro svomíkování standardní hydraulicky upinatelné třecí svorníky o určité jmenovité únosnosti a kdy je zapotřebí při svomíkování operativně na pracovišti nebo plánovitě zvýšit jejich únosnost.a tím i výsledný kotevní účinek na horninu.

0

I 0 0 1

00 • · · 0 0

0 0 00 00

0 0 0 0

0000 0 0

0 0 0

000 00 000 000 η

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob svomíkování hornin vyznačující se tím, že se do vrtu v hornině vloží hydraulicky upínatelný třecí svorník tvořený podélně zborcenou rozpínatelnou trubkou a tyčovina, načež se tlakem kapaliny upne ve vrtu současně třecí svorník i tyčovina, čímž dojde ke zvýšení kotevního účinku na horninu v porovnání s kotevním účinkem samotného hydraulicky upínatelného třecího svorníku.
2. 2. Způsob svomíkování hornin podle nároku 1, vyznačující se tím, že se tyčovina nejdříve zasune do celé délky žlábku podélně zborcené hydraulicky rozpínatelné trubky nebo do její části a spolu s třecím svorníkem se vloží do vrtu.
3. 3. Způsob svomíkování hornin podle nároku 1 a 2, vyznačující se tím, že se tyčovina pevně připojí k jednomu nebo oběma koncům třecího svorníku.
4. 4. Způsob svomíkování hornin podle nároku 1 a 2, vyznačující se tím, že se tyčovina opatří na jednom konci hlavičkou a do žlábku podélně zborcené hydraulicky rozpínatelné trubky třecího svorníku zasune na doraz hlavičky, nebo se ponechá vůle mezi hlavičkou tyčoviny a koncem rozpínatelné trubky.
5. 5. Způsob svomíkování hornin podle nároku 1, 2 a 4, vyznačující se tím, že se tyčovina po zasunutí do žlábku podélně zborcené hydraulicky rozpínatelné trubky třecího svorníku zajistí proti vypadnutí z třecího svorníku.